自移式半连续工艺工作线布置形态的研究

苏迁军

（中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁沈阳110015）

自移式半连续工艺工作线布置形态的研究

苏迁军

（中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁沈阳110015）

以神华准格尔能源有限责任公司黑岱沟露天矿为研究背景，通过理论分析、技术经济方案对比等研究手段，对单斗-自移式破碎机半连续工艺初始布置时露天矿工作线过渡方案进行研究。结果表明：在半连续系统工作线调整期间，工作线全部拉直过渡方案较部分拉直过渡方案生产成本低，且后期不增加运输成本。

黑岱沟露天矿；自移式破碎机；工作线；拉直

0 引言

而单斗-自移式破碎机半连续工艺受移设环节的限制，工作面带式输送机的布置应与端帮带式输送机保持垂直。从目前采区划分及黑岱沟二采区剥采工作线布置形态来看，在工作线推进方向上，二采区西侧工作线与端帮台阶方向夹角为110°，剥离采用单斗-自移式破碎机半连续工艺时，必须在系统布置前调整半连续系统的工作台阶与端帮台阶的夹角以形成垂直状态[1-3]。在调整期间，不同工作线调整直方案对调整期的生产成本或露天矿后期生产组织有差别性影响。因此，为了进一步研究单斗-自移式破碎机半连续生产工艺在黑岱沟二采区开采过程中应用的可行性，根据单斗-自移式破碎机半连续工艺的技术特点，结合开采现状，着重分析并选择合适的半连续系统生产工作线调整方案，相关结果对单斗-自移式破碎机半连续工艺的应用具有重要指导意义。

1 生产现状概况

在准能公司一系列降本增效的优化发展规划中，单斗-自移式破碎机半连续工艺剥离工艺，将成为黑岱沟进一步降低生产成本，提高现有卡车运输效率的主要技术革新措施之一。

目前，黑岱沟露天矿由首采区向二采区转向过渡刚刚完成，采剥工作线已全部转入二采区生产，根据两矿2017年3月生产现状图，两矿采场中部压帮水平为+1 130 m水平。在两矿协调开采基础上，2017年以后的10余年内，两矿将一直相邻并行向东推进，长期处于"空间上相邻、方向上同向、时间上同步、开采上独立、系统存在交叉"的生产状态[4-5]。

受采区划分的影响，二采区南部分区界长于北部分区界，采区过渡后，二采区初始剥采工作线与端帮不垂直，布置单斗-自移破碎站式半连续系统时，北端帮带式输送机与工作面带式输送机呈110°夹角。在进行带式输送机移设过程中，由于工作面带式输送机只能沿工作线垂直方向移设，使得工作面带式输送机机头位置逐渐偏离端帮带式输送机，按露天矿年推进度400 m计算，工作线带式输送机移设后，机头每年偏离端帮带式输送机145 m。因此，半连续系统生产工作面带式输送机与端帮不垂直，直接影响单斗-自移破碎站式半连续系统的布置，同时也易对露天矿产生不稳定生产因素，如何调整现状工作帮，使工作面带式输送机与端帮带式输送机相互垂直状态，是保证半连续系统初期布置所面临的关键问题[6-9]。

2 半连续系统工作线初始布置方案

2.1 基本技术条件

2.1.1 工作线初始布置水平的确定

回到客厅，苏母坐在沙发上擦眼泪。苏穆武在旁边来回走着，边走边说：不让你管他们的事，你就是不听！又拍到洋马蹄子上了吧？这叫没脑子的鸡，记吃不记打！苏母委屈地：我心里难受，你就不要添油加醋了。苏穆武继续说道：我不是添油加醋，当初我就不同意找个洋女婿，张阳有啥不好，你们非要来个对外贸易，碰上贸易壁垒了吧？这才刚刚开头，这个洋姑爷不知以后会捣鼓出啥事来呢！你就等着瞧吧！

单斗-自移式破碎机半连续工艺的布置水平受黄土层分布的影响，其布置水平只能布置在纯岩石台阶上。根据2018—2020年黑岱沟采区各开采水平岩石、黄土层分布情况分析，半连续系统初期布置水平只能布置在+1 150 m水平以下。

2.1.2 端帮布置形式的选择

由于黑岱沟与相邻的哈尔乌素露天矿呈前后追踪的开采方式，中部压帮水平高度为+1 100 m，如考虑将半连续系统端帮带式输送机沿南帮布置，半连续系统服务水平为+1 135 m，造成南帮运输水平与半连续系统采掘工作面水平落差较大。因此，黑岱沟南帮不具备布置半连续系统端帮带式输送机的条件，半连续系统端帮带式输送机可布置在北帮+1 150 m水平实现半连续系统的采掘运输与排土运输顺利衔接。

2.1.3 公共端帮合理压帮高度的确定

目前，黑岱沟与哈尔乌素两矿工作线采用"Z"字形前后追踪开采，在两矿协调开采基础上，通过建立"相邻端帮合理压帮高度的动态优化数学模型"确定了两矿采区公共端帮合理压帮高度确定为+1 100 m水平，较现状压帮水平+1 130 m，优化后的两矿相邻端帮压帮水平降低了30 m。

2.2 半连续系统初始布置工作线布置方案

在现状剥采工作线基础上，为消除端帮带式输送机与工作面带式输送机不垂直造成的移设复杂影响，提出了2种通过调整采剥工作线拉直方案来解决单斗-自移式破碎机半连续系统端帮带式输送机和工作面带式输送机保持垂直的半连续系统前期布置准备方案。

2.2.1 方案1：工作线全部台阶转直

采煤工作面转入一采区北部生产时，以工作线北部为扇轴，工作线南部为扇端逐步进行扇形转向，使所有采掘工作线方向与端帮垂直，转向角度约为20°。根据矿山开采计划，黑岱沟露天矿采煤工作线预计2017年初彻底进入一采区北部生产，考虑到工作线扇端转向时推进度较大（采用1 a转向过渡时的扇端推进度约900 m），为保证露天矿稳定生产，本次研究确定工作线转向过渡期为2年，2018年末完成转向，转向期间共生产原煤6 750.82万t。

优点：解决了岩石半连续系统生产移设问题；同时，转向后采场南帮卡车排土运输运距整体减小。缺点：吊斗铲随采掘工作面扇形转向，造成工作线两端推进度不同，吊斗铲生产采幅不同，其作业程序将一定程度上进行调整，吊斗铲系统难以发挥其稳定的生产能力，此时需配备其他单斗卡车设备进行辅助作业。工作帮全部转向工程位置如图1所示。

图1 工作帮全部转向方案示意图

2.2.2 方案2：工作线部分台阶转直

剥离半连续系统布置水平以下台阶保留原生产状态，仅将半连续系统布置水平及以上台阶转向，转向角度为20°,为保证露天矿稳定生产，本次研究确定工作线转向过渡期为2 a，2018年末完成转向。根据各年剥离岩土分布情况，半连续系统布置初期其系统布置在+1 035 m水平，剥离工作线转向调整后，+1 035 m水平以上剥离台阶工作线与端帮保持垂直。

优点：剥离下部的吊斗铲工作台阶无需转向，吊斗铲作业不受转向影响。缺点：剥离上部台阶部分工作线转向拉直，在转向期间及生产后期半连续系统上部的南帮卡车排土运输运距增大，同时也增大了部分超前剥离量。工作帮部分台阶转向生产工程位置如图2所示。

图2 工作帮部分台阶转向方案示意图

2.2.3 经济指标对比

1）压帮高度变化对运营成本的影响

由于压帮高度的降低，必将导致两采区压帮水平下部双环内排台阶数量减少，两采区压帮水平上部的剥离物内排发生的反向运输成本增大；相反，黑岱沟采区由于压帮内排水平的降低引起二次剥离量的减小[5]。

①内排留沟导致上部剥离物水平运距及提升高度变化所引起的运输成本变化值

式中：v为露天矿工作帮推进度，m/a；B为煤层厚度，m；L0为黑岱沟采区采煤工作线长度，km；K为卡车爬升坡度，%；C1为卡车水平运输单位距离增加的运输成本，元/m3·km；C2为卡车纵向运输单位提升高度增加的运输成本，元/m3·m。

②内排留沟节省的二次剥离费用

式中：v为工作帮推进度，m/a；C3为卡车综合单位运费，元/m3·km；C4为采装单价，元/m3。

利用已建立的两矿内排压帮的成本-费用模型，分别计算两方案转向前后的压帮高度降低运导致营成本的变化情况，见表1，结果表明：2017-2018年采区工作面转向期间，两方案压帮高度从+1 130 m降到+1 100 m，由于压帮高度降低，方案1运营成本相对减少了1 149.44万元，方案2运营成本相对减少了1 259.52万元。

表1 转向前后压帮高度降低二次剥离费用变化计算

2）工作线长度变化对运输成本的影响

转向后，剥离、排土工作线长度相应减小，两方案转向前后各年减少的卡车运距及运输成本变化情况，见表2，结果表明：2017—2018年采区工作面转向期间，方案1的二次剥离区间高度为+1 075～1 195 m，剥离运输总量为19 173万m3，转向期间，卡车综合运距分别减少了0.14 km和0.11 km，对比转向前总运输成本减少了5 197万元；方案2的二次剥离区间高度为+1 135～1 195 m，剥离运输总量为9 161万m3，转向期间，卡车综合运距分别减少了0.11 km和0.08 km，对比转向前总运输成本减少了1 903万元。

3）工作帮布置方案选择

由上述对比分析可得，包含转向前后的二次剥离成本及运输成本变化：工作线全部拉直后（方案1）的总剥离运营成本较转向前减少了6 347万元，工作线转向部分拉直后（方案2）的总剥离运营成本比转向前减少了3 163万元。整体分析，工作线全部拉直方案相对部分拉直方案生产成本节省3 184万元。另外，工作线部分拉直方案后期，半连续系统布置水平上部的南侧卡车运距增加0.5 km，按2 000万m3剥离运量计算，年运输成本增加2 200万元。综上所述，本次研究选择工作线全部拉直的转向方式。

表2 转向前后卡车运距及运输成本变化计算

3 结论

在黑岱沟露天矿二采区剥采工作线初始布置条件基础上，通过分析单斗-自移式破碎机半连续工艺的布置条件及移设条件，通过技术方案比较，确定了黑岱沟露天矿二采区初始布置单斗-自移式破碎机半连续剥离系统时，现状剥采工作线应采用全部转向并与端帮垂直的过渡方式，从过渡期及后续生产的生产成本分析来看，此过渡方案更具有经济合理性，为露天矿后期剥离半连续系统的工艺布置准备提供重要技术理论指导。

［1］张达贤，张幼蒂.露天采矿新工艺［M］.徐州：中国矿业大学出版社，1992.

［2］车兆学，才庆祥，刘勇.露天矿半连续开采工艺及其应用技术研究［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2006.

［3］王运敏.采矿手册（中）［M］.北京：冶金工业出版社，2012.

［4］中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司.神华准格尔能源有限责任公司黑岱沟、哈尔乌素露天矿协调开采方案设计设计［R］.沈阳:中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，2017.

［5］王忠鑫，苏迁军，杨汉宏，等.相邻露天矿无煤柱联合开采开拓运输系统优化［J］.露天采矿技术，2017（7）.

［6］苏迁军，李小双，朱建新.华能伊敏煤电公司二号露天矿开采工艺研究［J］.露天采矿技术，2015（12）：32-34.

［7］高登来.伊敏露天矿剥离工艺改造方案探讨［J］.煤炭工程，2015，47（3）：14-16.

［8］陈大伟.露天矿自移式破碎机半连续系统剥离开采工艺［J］.露天采矿技术，2015（11）：18-19.

［9］张斌，张迎平，雷献，等.自移式破碎机在平朔东露天矿的应用［J］.露天采矿技术，2015（6）：58-60.

【责任编辑：解连江】

Research on self-moving semi-continuous technology working-line layout pattern

SU Qianjun
(China Coal Technology and Engineering Group Shenyang Design&Research Institute,Shenyang 110015,China)

Taking Heidaigou Open-pit Mine as the research background,through theoretical analysis and the comparison of technical and economic programs,the article researches the working-line transition scheme in the initial layout of single bucket self-moving crusher semi-continuous mining technology.Results indicate that during the adjustment period of semi-continuous working-line,the working-line all straightened transition scheme costs is less than part of straightened transition scheme,and the transportation cost will not be increased later.

Heidaigou Open-pit Mine;self-moving crusher;working-line;straighten

TD824

B

1671－9816（2017）08－0029－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.08.008

苏迁军.自移式半连续工艺工作线布置形态的研究［J］.露天采矿技术，2017，32（8）：29-32.

2017-04-12

苏迁军（1983—）,男，辽宁大连人，硕士，2010年毕业于东北大学采矿工程专业，现就职于中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司露天工程所，主要从事露天矿设计与工程咨询方面工作。